试析超滤在废水中的应用和改进

Posted 2023-01-12 超滤

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水是人类赖以生存的生命之源。随着国家经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，人口数量也在不断增长，人们对于水的需求量也在不断地加大。而现今正面临水资源分布不平衡、地表水资源匮乏以及水资源严重污染的问题，造成了水资源的供求更加紧张，在这种情况下，人们越来越开始重视水资源的处理回收问题。废水的处理，能使被污染的水资源能够被重新回收利用，大大缓解了水资源紧张问题。
1.超滤技术的工作原理
超滤技术就是简单的物理筛分过滤过程，根据废水中污染物的孔径大小，以超滤膜为介质，膜两侧产生的压力差作为动力来进行过滤。在过滤过程中，小分子物质水、无机盐以及无机物等能够通过超滤膜，而大分子物质蛋白质、有机物、微生物、悬浮物等不能通过超滤膜，通过这一过滤过程，实现废水的分离、处理净化。在过滤中，能够进行过滤的分子直径范围是0.002μm～0.1μm，而被分离出的分子的直径范围是0.005μm～10μm，膜两侧的压力差通常为0.1MP～0.5MP。超滤过滤技术对大、小分子的分离主要是依靠超滤膜来实现的，超滤膜的孔径大小，直接决定着过滤的分离程度。
2.超滤膜的种类
超滤技术主要是通过超滤膜来实现的，超滤膜根据膜材料的不同主要分为两大种，一种是有机膜，另一种是无机膜。有机膜主要是采用材料转化的方法来得到的，例如对聚偏二氟乙烯、纤维素、聚脂肪酰胺等材料进行转化来得到的。无机膜主要有氧化铝膜、二氧化硫膜、不锈钢膜、氧化锆膜、铂合金膜以及多孔负载膜等，无机膜较有机膜相比具有强度大、化学性能好、耐高温以及分离效率高的优点，一直被广泛使用。
3.超滤技术在各种类型废水处理中的应用和改进
3.1 超滤技术在印染废水处理中的应用和改进
在印染纺织工业中，会产生大量的乳化纺丝油剂。对其处理研究表明，可使用膜两侧压力差为0.1MP，进行超滤膜处理，当达到密度为100 mg/L 时，可进行废水的直接排放。分离污水中的所含的剩余染料可经干燥后进行回收再利用，能够大大节约印染企业的成本，提高经济效益。但在分离过程中要注意定期、定时对超滤膜进行冲洗。因为超滤膜上遗留下来的分子物质会逐渐积累，使得膜表面的溶质的浓度在积累过程中逐渐高于废水溶液的浓度，形成浓度差，该浓度差会造成超滤的浓差极化，会使得膜表面的溶质在压力作用下，不断进行下渗，造成废水处理不合标准。因此，在实际的超滤膜废水处理过程中，应强化工作人员的超滤膜冲洗意识，设立反冲洗系统，及时对超滤膜进行清理工作。
再者，利用超滤技术可以对印染废水进行还原处理，主要是通过使用3.6 m2 的外压管超滤器来实现的。在废水还原处理中，要求废液温度为40℃～55℃，设置进口压力220 kP～240 kP，充足的处理时间之后，燃料的回收率能够达到95%～97%，能够做到废水处理物质的充分回收利用，能够为企业节约大量成本。
3.2 超滤在造纸废水处理中的应用和改进
造纸厂进行废水处理主要是为了造纸水资源的循环利用以及造纸化学物质的回收利用。超滤膜技术的使用，能够从根本上实现造纸厂的这一目标。例如，利用超滤膜技术进行硫酸盐漂白中CEH 的三段废水处理。在实际的处理过程中，利用PES200 超滤膜进行处理，并控制其分子截留量为20000，以此来对造纸废水进行处理。将溶液温度控制在30 摄氏度，膜两侧压力差为0.3MP，废液水流量控制在98%，经过超滤膜处理后，C 阶段的截留率达到61%，B 阶段的截留率达到22%，能够很好的实现造纸厂硫酸盐漂白废水的处理工作。但在实际的处理过程中，仍然要注意废水的通量问题，及时对超滤膜进行冲洗，以保证超滤膜对处理工作的作用。
3.3 超滤在石化含油废水处理中的应用
在石油化工企业中，会产生大量的含芳烃和石蜡油的废水，部分石油化工企业使用氧化铝膜来进行废水中物质的处理。基本方法是膜的孔径采用0.2μm～0.8μm，通过对废水加入盐酸和氧化铁使其获得较大的膜通量，控制膜面废液流速为4.6 m/s，并采用自动反冲洗膜系统，每隔一段时间进行膜面、膜管的清洗和处理工作，可以有效地实现石化含油废水的处理工作。并且超滤膜技术处理石化含油废水较以往传统的废水处理方式相比，具有操作简单、省时省力的优点，在以后的石化含油废水处理中将会得到更为广泛的运用。
3.4 超滤在重金属废水处理中的应用和改进
在含有重金属的废水处理中，强电解质超滤技术起到了很大的作用。其具体工作原理是水溶性强电解质将重金属离子进行络合，并采用孔径相对较小的膜进行重金属离子络合物的截留，以此实现重金属离子的高度浓缩，达到回收利用和排放的相关标准。再者，通过操作条件改变，实现重金属离子与强电解质的解离，获取高浓度的重金属离子废液，奠定重金属回收的基础，最后进行强电解质的过滤再利用工作。在对含有重金属的废水进行处理的过程中，应采用聚乙烯亚胺对重金属废水中汞离子和镉离子进行络合，将溶液的pH 值控制在4～6。采用聚丙烯酸钠盐对重金属废水中锌离子和镍离子进行络合，根据废水中各离子在不同pH 值中的沉降，将其从废水中分离出来。超滤技术可以实现重金属的回收再利用工作，例如电镀废液中含有的铜、锌、铂、镉、镍等，通过加入氢氧化钠进行废液的超滤处理，能够从处理后的溶液中，分离重金属，可以达到铜、锌、镉99%的回收率和铂、镍90%的回收率，达到重金属回收利用的目的。
在重金属废水处理中，强电解质的络合起到了重要的作用，能够最大程度的实现水资源的回收利用。但在实际废水处理过程中，仍然存在一定的问题，例如强电解质的络合力太强会造成解络合出现一定得困难，强电解质的用量过大会影响重金属废水的浓缩程度；再如强电解质的回收利用纯度不高，对强电解质的循环利用产生一定的影响。因此，在实际的超滤技术创新过程中，应不断开发新型络合电解质，实现废水处理企业的效益最大化。
4 .结语
超滤技术应其具有的诸多优点，被广泛应用在废水处理中。随着超滤处理技术的不断创新，超滤膜种类的不断增加，超滤所用设备的不断创新，超滤技术将会继续完善对废水的处理工作，超滤技术的应用领域也将会得到进一步的扩展，造福于人类。